传感器复习笔记（一）：传感器绪论

一、传感器的定义与组成

1.1 定义

国标定义（GB7665-87）：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

广义理解：将非电量信号按一定规律转换成便于处理的另一种物理量（一般为电量）的装置。

狭义理解：能将外界非电信息转换成电信号输出的器件。

一句话理解：把非电量（温度、压力、位移……）变成电量（电压、电流……）的装置。

1.2 传感器的三大组成部分

1. 敏感元件（Sensitive element）：直接感受被测量，又称预变换器（如弹簧感受力）。
2. 转换元件（Transduction element）：将响应的被测量转换成电参量（电阻、电容、电感等）——核心部分，决定传感器的工作原理。
3. 测量电路（Measuring circuit）：将电参量接入电路转换成电量（电压、电流）输出。

二、传感器的分类

1. 按检测范畴：物理量传感器、化学量传感器、生物量传感器
2. 按输出信号：模拟传感器、数字传感器
3. 按结构/原理（两种最重要的分类方式之一）：
   • 结构型传感器：基于结构参数改变（应变式、电容式、电感式、磁电式）——靠尺寸/结构参数变化工作，如应变片、变间隙电容式、电感式。
   • 物性型传感器：基于物理特性变化（压阻式、光电式、压电式、热电式）——利用材料本身物理性质。
4. 按功能：单功能、多功能、智能传感器
5. 按能源（两种最重要的分类方式之二）：
   • 有源传感器（自发电型）：无需外部电源，如压电式、热电偶。
   • 无源传感器：需要外部电源，如应变片、热电阻。

三、传感器技术的作用与地位

• 现代信息技术三大支柱：传感器技术（信息采集）—"感官"、通信技术（信息传输）—"神经"、计算机技术（信息处理）—"大脑"
• 应用领域：测量与数据采集、检测与控制、诊断与监测、资源探测、环境保护、医疗卫生、智能家居/汽车等

四、传感器发展趋势

• 发展利用新效应（如高温超导磁传感器）
• 开发新材料
• 提高传感器性能和检测范围
• 微型化与微功耗
• 集成化与多功能化
• 智能化、数字化和网络化

五、课堂练习

下列传感器中，哪个属于物性型传感器？哪个属于有源传感器？

A. 金属丝应变片    B. 压电式加速度传感器    C. 变间隙式电容传感器    D. 热电偶

解答：

• 物性型：B（压电效应是材料本身物理性质）。A和C是结构型（靠尺寸/结构参数变化工作）。
• 有源传感器：B和D。压电式自己产生电荷、热电偶自己产生热电势，都不需要外部电源供电。